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RoboCup中型组足球机器人视觉和决策系统的研究与设计

崔金柱  
【摘要】:足球机器人的研究在近几年得到了迅速发展,使得这个多学科交叉的课题受到越来越多的关注。作为一个新的研究领域,有很多内容值得去研究。本文的研究对象是RoboCup中型组足球机器人,整个系统包括视觉子系统、决策子系统、通信子系统和底层控制子系统,本文着重对机器人的视觉和决策子系统进行了研究与设计。 视觉子系统采用全向视觉传感器和数字摄像机作为图像采集设备,针对RoboCup中型组足球机器人比赛的特点,设计了特殊曲面的反射镜。为了满足视觉子系统的实时性要求,采用基于CLUT动态窗格搜索算法来加速目标的搜索,采用变步长区域生长算法对彩色图像进行分割,利用目标的色彩、位置、外形等信息对目标进行快速识别。由于全向传感器获得的是畸变的图像,所以本文对目标的位置标定方法进行了研究,并给出了距离标定表。 决策子系统是决定比赛成绩的关键一步,而且要满足有效性和实时性,因此对决策的模型和算法提出了很高的要求。本文在明确了决策子系统的任务这个基础上,引入多智能体规划理论,得出基于规划的多智能体决策系统模型,并设计实现了控制协调智能体的角色分配算法和计划执行智能体的角色决策模型。角色分配算法采用二分图匹配算法,而角色决策模型为有限状态自动机模型。在有限状态自动机模型中,详细描述了前锋和守门员的状态转换过程,最后介绍了机器人的基本动作。 最后,本文给出了RoboCup中型组足球机器人的设计成果,指出了系统存在的缺陷和不足,并对未来的发展和前景提出了设想。


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